HU181360B - Eljárás szennyvizek nehézfém-tartalmának eltávolítására, biológiai szennyvíztisztító rendszerekben - Google Patents

Description

A találmány városi és ipari szennyvizek oldott állapotú nehézfém-tartalmának kicsapatására és a szilárd állapotba jutott nehézfémek szennyvízből való eltávolítására szolgáló eljárás, melynek révén megakadályozható a rendkívül toxikus nehézfémek befogadóba jutása, valamint eleveniszapos szennyvíztisztítás esetén az eleveniszap nehézfémek által okozott mérgezése, és így biztosítható a szennyvíztelep zavartalan működése abban az esetben is, ha a telepre érkező szennyvízben viszonylag nagy koncentrá- 10 cióban fordulnak elő nehézfémek. Az eljárás csekély beruházással és kismértékű üzemelési költség növekedéssel megvalósítható, ellentétben az eddig alkalmazóit módszerekkel.

A nehézfém szennyezések csaknem teljes mértékben ipari eredetűek, és a csatornahálózaton keresztül könnyen a városi szennyvíztisztító telepre jutnak, mivel a legtöbb ipari üzemben - így azokban is, melyekben nehézfém tartalmú szennyvizek keletkeznek - nincs kielégítő szennyvízkezelés. Az oldott állapotú nehézfémek az élő szervezetekre rendkívül toxikusak, mivel nagyon nagy az affinitásuk a fehérjékhez, erősen kötődnek azokhoz, miközben denaturálják őket. Egy kétfokozatú szennyvíztisztító telep (mechanikai és biológiai tisztító fokozat) nem képes visszatartani a nehézfémeket a befogadótól, mert a nehézfémek: az eleveniszap baktérium kultúráját megmérgezik, a levegőztető medencében keletkező szerves bomlástermékekkel szerves fémkomplexeket alkothatnak, és ennek következtében akadálytalanul távozhatnak a befogadóba.

A nehézfémek szennyvízből való eltávolításával sokan foglalkoztak. A 3 801 499 számú USA szabadalom (Sewage Treatment) a kicsapatást 11-es pH felett végzi, és ülepítés után a szennyvíz biológiai fokozatra bocsátása előtt a mikrobatömeg számára elviselhető pH-t sósavval állítja vissza. Hasonló eljárást alkalmaz a 3 725 266 számú USA szabadalom (Process Fór Removing Metál Compound Contaminants From Waste Water), de a pelyhek jobb ülepedését külön polielektrolit adagolással segíti elő. A 164 830 számú magyar szabadalom (Eljárás kro15 mátokat vagy nemesfém sókat, különösen higanyt tartalmazó szennyvizek tisztítására) a kicsapás előtt a hatértékű króm kicsaphatóvá tételére még elektrokémiai redukciót is alkalmaz. Bár a fenti módszerek hatásosan eltávolítják a nehézfém szennyezéseket, a 20 kezelés költsége a nagymennyiségű lúg és sav miatt irreálisan magas, a fémhidroxidok elválasztására pedig külön ülepítőre van szükség.

Elektrokémiai módszert használ fel a 172 725 számú magyar szabadalom (Eljárás és berendezés 25 elektrokémiailag oxidálható és/vagy redukálható anyagokat, valamint flotálható komponenseket tartalmazó szennyvíz kezelésére). Mivel azonban az elektrolízist még a biológiai fokozat előtt a nyersvízben kell megvalósítani, a nagy szennyezőanyag tarta30 lom sok energiát igényel. Hasonló jellegű probléma

-1181360 adódik a 3 725 261 számú USA szabadalomnál (Removal of Mercury from Liquids Using Keratin Derivatives), ahol a higany eltávolítását speciális töltetű szűrők segítségével kívánják elérni. Ezek használata miatt azonban a nyers szennyvíz olyan jó hatásfokú előszűrésére van szükség, mely gazdaságilag versenyképtelenné teszi az eljárást. Ezenkívül a többi nehézfém külön eltávolítási módszert igényel.

ígéretes a 3 835 042 számú USA szabadalom (Removal and Recovery of Chromium from Polluted Waters), és a 3 748 240 számú USA szabadalom (Sacrificial Electrode System fór Removal of Heavy Metál Ions from Waste Waters) eljárása, melyek oldott formában, illetve elektrolízis segítségével az oldatba juttatott szulfid ionok segítségével csapják le a nehézfémeket. A szulfid ionok oldatba juttatása azonban így jelentős anyag illetve energiaköltséget igényel. Ezenkívül a szulfid ionok adagolásánál finom szabályozást kell megvalósítani, tekintettel a túladagolás veszélyeire.

A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, mely az eddig felsorolt hátrányokat és hiányosságokat kiküszöböli, nagyösszegű beruházás és számottevő üzemeltetési költség-növekedés nélkül alkalmas a szennyvíz nehézfém-tartalmának eltávolítására a mechanikai és a biológiai szennyvízkezelő rendszer egyes egységeinek újszerű alkalmazásával.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldható az előülepítőből származó nyersiszap és/vagy a rothasztó iszap vizének és/vagy a fölösiszap a nyers szennyvízhez történő keverésével még az előülepítő előtt annak révén, hogy a nyersiszapban és a rothasztóiszap vizében található szulfldionok az érkező szennyvízben levő nehézfém-ionokkal vízben nagyon rosszul oldódó vegyületeket alkotnak. így lényegében a szennyvízkezelés során képződő szulfidionokat használjuk fel a nehézfém-ionok kicsapatásához.

E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek lényege, hogy a telepre érkező kommunális, ipari vagy kevert szennyvizet szükség szerint önmagában ismert berendezésekkel előtisztítjuk, majd keverős reaktorban érintkezésbe hozzuk a mechanikai és/vagy biológiai tisztítás során keletkező szulfidionokat tartalmazó anyagokkal, majd a szennyvizet előülepítőn, levegőztető medencén keresztül az utóülepítőbe, majd a befogadóba vezetjük, miközben a vízben rendkívül rosszul oldódó nehézfém-szulfidok nagy része az előülepítőben, maradék kis része pedig az utóülepítőben kiülepszik, a feleslegben levő szulfidokat oxidáljuk. A nehézfém-szulfidok a levegőztető medencében végbemenő biológiai folyamatoknak is lényegesen erősebben ellenállnak, mint egyéb nehézfém-vegyületek, így a levegőztető medencében bekövetkező nehézfém-visszaoldástól nem kell tartani.

Egy további találmányi ismérv szerint az előülepítőben uralkodó anaerob viszonyok következtében az előülepítő iszapjában keletkező szulfidionokat visszavezetjük a keverős reaktorba, melyben a nehézfém-ionokkal a szulfidok vízben nagyon rosszul oldódó nehézfém-szulfidokat képeznek, és ezek nagy része az előülepítőben elválasztható a szennyvíztől. 2

A nyers szennyvízben található nehézfém-ionok kicsapatásához szükséges szulfid-ionokat a rothasztó iszapvizének a keverős reaktorba történő visszavezetésével biztosítjuk.

További találmányi ismérv szerint a nyers szennyvízben található nehézfém-ionok kicsapatásához szükséges szulfid-ionokat az utóülepítőből elvett fölösiszap (mint potenciális szulfidionforrás) alkalmazásával biztosítjuk.

További előnyös hatást érünk el, ha a nyers szennyvízben található nehézfém-ionok kicsapatásához szükséges szulfidionokat az előülepítő iszapjának és/vagy a rothasztó iszapvizének és/vagy az utóülepítőből elvett eleveniszapnak a keverős reaktorba tetszőleges arányban történő visszavezetésével biztosítjuk.

A kicsapatáshoz feleslegben alkalmazott szulfidionokat levegőztető medencében oxidáljuk. így elkerülhető, hogy a kezelt szennyvíz azért nem bocsátható a befogadóba, mert a kezelésre felhasznált anyag feleslege ezt nem teszi lehetővé.

A találmányt részletesen rajz alapján ismertetjük. Az 1. ábra az eljárás egy példakénti foganatositási módjának folyamatábráját tartalmazza.

A szennyvíztisztító telepre 1 csövön érkező szennyvizet a 2 szokásos elsőfokú tisztítási berendezések egy részén (rács, homokfogó) átvezetjük, majd a 3 keverős reaktorba vezetjük, melybe a 4 előülepítőből nyersiszapot és/vagy a 8 rothasztóból iszapvizet vezetünk. A rácson és homokfogón átvezetett szennyvizet a nyersiszappal és/vagy a rothasztóiszap vizével a 9 keverő segítségével alaposan elkerveijük. Ezt követően a szennyvíz a 4 előülepítőbe kerül, ahol a nagyobb sűrűségű szilárd részek kiülepednek. A reaktorban keletkező nehézfém-szulfidok jelentős része a nyersiszapba kerül, melynek egy részét a 3 reaktorba, másik részét a 8 rothasztóba vezetjük. A 4 előülepítőből távozó szennyvíz már csak nagyon kis mennyiségben tartalmaz nehézfémeket, azokat is szilárd állapotban és vízben nagyon rosszul oldódó szulfidok formájában. Az 5 levegőztető medencében lejátszódó biokémiai folyamatok hatására sem fordul elő, hogy a szilárd nehézfém-vegyületek ismét oldott anyaggá alakulnak., Az 5 levegőztető medencében történő levegőztetés a feleslegben alkalmazott szulfidionokat is oxidálja, így a 6 utóülepítőből távozó vízben nem lesznek a 7 befogadó élővilága szempontjából rendkívül káros szulfldionok. A 4 előülepítőből a fölös nyersiszapot, a 6 utóülepítőből a fölös eleveniszapot a 8 rothasztóba vezetjük. A rothasztás folyamán keletkező iszapvíz is jelentős mennyiségű szulfidiont tartalmaz, így annak visszavezetése a 3 reaktorba — szükség esetén — szintén hatásos. Ugyancsak hatásos lehet a 6 utóülepítőből a 3 reaktorba történő fölösiszap-visszavezetés is, mivel a fölösiszap megfelelő előkezelés után szulfidion-forrássá válhat.

A találmányhoz fűződő előnyös hatások a következőkben foglalhatók össze:

- Minimális beruházási költséggel biztosítható, hogy a telepre érkező szennyvízben oldott állapotban levő nehézfémek még a levegőztető medence előtt vízben nagyon rosszul oldódó nehézfém-szulfidokká alakuljanak.

-2181360

- Az eljárás során külön vegyszeradagolásra nincs szükség, mivel a nehézfém-szulfid képződéshez a biológiai szennyvíztisztítás során keletkező, a fehérjék anaerob bomlásából származó szulfidionokat használjuk fel. 5

- A vegyszerekkel végzett szulfidos kezeléssel szemben itt nem lép fel olyan mértékű szulfidfelesleg, melynek utólagos eltávolítása a levegőztetés intenzitásának növekedését igényelné.

— Lökésszerűen érkező nagy nehézfémterhelések io esetén sem kell tartani az eleveniszap baktériumkultúrájának nehézfémek okozta mérgeződésétől.

Claims (6)

1. Eljárás oldott és szilárd állapotú nehézfémek biológiai szennyvíztisztító rendszerekben történő eltávolítására, azzal jellemezve, hogy a telepre érkező kommunális, ipari vagy kevert szennyvizet (1) 20 szükség szerint önmagában ismert berendezésekkel (2) előtisztítjuk, és keverős reaktorban (3) érintkezésbe hozzuk a mechanikai és/vagy a biológiai tisztítás során keletkező szulfidionokat tartalmazó anyagokkal, majd a szenpy vizet előülepítőn (4), le- 25 vegőztető medencén (5) keresztül utóülepítőbe (6), majd befogadóba (7) vezetjük, miközben a vízben rendkívül rosszul oldódó nehézfém-szulfidok nagy része az előülepítőben (4), maradék kis része pedig az utóülepítőben (6) kiülepszik, a feleslegben levő 30 szulfidionokat oxidáljuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az előülepítőben uralkodó anaerob viszonyok következtében az előülepítő (4) iszapjában keletkező szulfidionokat visszavezetjük a keverős reaktorba (3), melyben a nehézfémionokkal a szulfidok vízben nagyon rosszul oldódó nehézfémszulfidokat képeznek, és ezek nagy részét az előülepítőben (4) elválasztjuk a szennyvíztől.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nyers szennyvízben található nehézfémionok kicsapatásához szükséges szulfidionokat rothasztó (8) iszapvizének keverős reaktorba (3) történő visszavezetésével biztosítjuk.

4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nyers szennyvízben található nehézfémionok kicsapatásához szükséges szulfidionokat az utóülepítőből (6) elvett fölös eleveniszap alkalmazásával biztosítjuk.

5. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nyers szennyvízben található nehézfémionok kicsapatásához szükséges szulfidionokat az utóülepítő (4) iszapjának és/vagy rothasztó (8) iszapvizének és/vagy az utóülepítőből (6) elvett fölös eleveniszapnak a keverős reaktorba (3) tetszőleges arányban történő visszavezetésével biztosítjuk.

6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárások foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kicsapatáshoz feleslegben alkalmazott szulfidionokat a levegőztető medencében (5) oxidáljuk.